レーザー洗浄後のスポーツ EV 耐荷重フレームの接着接合部に対する腐食環境の影響

導入

高性能電気自動車 (EV) の開発には、構造の完全性を損なわない革新的な軽量ソリューションが必要です。 0 ～ 100 km/h を 3.3 秒で加速できるプロトタイプのスポーツ電気自動車の耐荷重フレームには、高い強度重量比を実現するアルミニウム合金 EN AW 2017A (Al-Cu 合金) が必要です。ただし、これらの軽量コンポーネントの接合には課題があります。従来の溶接では高温亀裂が発生するため、接着による接合が推奨されています。ここがレーザークリーニング前処理基板の完全性を維持しながら、表面の汚染物質と弱い酸化物層を除去することが重要になります。この記事では、その方法を検討します腐食性環境への曝露4 つの標本グループの系統的な研究に基づいて、このような結合関節に影響を与えることがわかりました。理解接着接合部の耐久性冬季の道路除氷からの塩水噴霧が大きな脅威となるEV用途には、腐食条件下での使用が不可欠です。研究では、レーザークリーニング前処理すべての試験片について、次の条件で性能を評価します。腐食性環境への曝露標準化されたテストを通じて。

実験的アプローチ

EN AW 2017A アルミニウム合金から 4 つの試験片セットを作成し、それぞれに試験を施しました。レーザークリーニング前処理接着前。レーザークリーニング前処理意図した接着領域から表面の汚染と酸化層を除去しました。セット 1 は参照として機能し、何も使用せずに 21 °C で 30 日間硬化させました。腐食性環境への曝露しかも保護コーティングなし。セット 2、3、4 はすべて 720 時間のトレーニングを受けました。腐食性環境への曝露ČSN EN ISO 9227 に準拠した塩水噴霧チャンバー内で、約 7 年間の実使用をシミュレートします。これらのうち、セット 2 は保護されていませんでしたが、セット 3 と 4 は、それぞれ厚さ 100 μm と 200 μm の EvoProtect 130 保護層でコーティングされました。全て腐食性環境への曝露比較可能性を確保するために、テストは同一条件下で実施されました。レーザークリーニング前処理接着前にすべての試験片に均一に塗布され、保護コーティングの有効性を個別に評価できるようになりました。

結果とエンジニアリングへの影響

参照標本 (セット 1、なし腐食性環境への曝露) 平均せん断引張強度 32.7 MPa を達成しました。このベースラインは最大の可能性を確立しました接着接合部の耐久性最適化された状態で達成可能レーザークリーニング前処理理想的な条件下で。ただし、720 時間後、腐食性環境への曝露、保護されていない試験片 (セット 2) は、平均して約 30% のせん断強度の低下を示しました。顕微鏡分析により、アルミニウム基板に沿って、および重要な接着剤と金属の界面で顕著な腐食が明らかになり、次のことが確認されました。接着接合部の耐久性Al-Cu 合金の場合、次のような場合に著しく損なわれます。腐食性環境への曝露適切な保護がないと発生します。対照的に、100 μm および 200 μm のコーティングで保護された試験片は、著しく高い接合強度を維持し、200 μm のコーティングは優れたバリア性能を提供しました。接着剤と金属の界面はコーティングされた試験片でも無傷のままであり、適切な保護システムが保護システムを維持していることを示しています。接着接合部の耐久性厳しい環境下でも腐食性環境への曝露。これらの発見は、スポーツ EV の耐荷重フレームの設計に直接影響を与えます。レーザークリーニング前処理初期の接着品質には不可欠ですが、接着接合部の耐久性車両の耐用年数を越えるには、適切な保護戦略も必要です。

議論と今後の方向性

この研究は次のことを確認していますレーザークリーニング前処理それだけでは長期的な保証はできません接着接合部の耐久性下腐食性環境への曝露。その間レーザークリーニング前処理接合前に酸化物や汚染物質を効果的に除去しますが、Al-Cu 合金は塩化物による腐食に対する固有の感受性を備えているため、追加のバリア保護が必要です。定量分析の結果、200 μm の保護コーティングを塗布すると、腐食による強度低下を 30% から最小限のレベルに低減し、元の強度の約 90% を維持できることがわかりました。接着接合部の耐久性。このメカニズムには、接着剤と基材の界面に沿った糸状腐食の伝播の防止が含まれます。さもなければ、コーティングの欠陥や保護されていないエッジで腐食が発生してしまいます。腐食性環境への曝露。厳しい冬の条件下で動作するスポーツ EV には、以下のアプローチを組み合わせます。レーザークリーニング前処理したがって、適切なコーティング厚さが不可欠​​です。